CN1672095A - 用于机械快门的阻尼系统 - Google Patents

Abstract

一种用于电磁可操作的快门(10)的阻尼系统包括用于阻止一可枢转地被支撑的快门致动的驱动臂(24)的运动的一止动件(40)。该止动件(40)具有被固定于可枢转地被支撑的驱动臂(24)的阻尼器部分(68A和68B)和缓冲器部分(36)，该缓冲器部分被固定于用于在一个方向或另一方向枢转该臂以操作快门时接受阻尼器的撞击的位置。阻尼器部分(68A和68B)各具有平直的边缘(70)，各缓冲器部分(36)的表面为弯曲表面，以致在撞击持续期间在两者之间保持大体上的点接触。此外，阻尼器部分由阻尼的聚氨酯形成，各缓冲器部分由高分子量的聚乙烯形成，材料的组合提供了能量吸收，同时避免在撞击时阻尼器和缓冲器部分的粘接。

Description

用于机械快门的阻尼系统

技术领域

本发明总的涉及用于重量轻的机械组件的阻尼器，更具体地涉及用于例如摄影快门的机械快门的阻尼器。

背景技术

具有运动零件的机械组件经常要求阻尼，以防止这些零件受到损坏性的撞击和延长该组件的使用寿命和提高该组件的可靠性。在机械组件重量轻、反复冲击和高速时尤其是这情况。在许多类型的摄影和实验设备中所使用的电动中心快门满足这些要求。例如，快门可以在若干分之一秒内打开和关闭。电动快门能够以每秒2至400周期或更快的频率工作。

中心快门通常有两种型式。在一种型式中，所谓“切断器”快门具有被设置成覆盖镜片孔的一个或多个薄的、金属叶片。枢轴连接允许各叶片在闭合位置和打开位置之间摆动，在闭合位置诸叶片覆盖镜片孔，在打开位置从镜片孔向旁边拉回叶片。

在一第二型式中，将通常是五片的可枢转地安装的许多叶片围绕镜片设置。各叶片连接至可一转动的环。在这转动快门的工作中，该环沿一个方向的转动引起诸叶片整体地摆动到一打开位置。在曝光之后，该环的反转使诸叶片摆动到镜片孔上的一关闭位置。

在第一型式的快门中，通常提供冲击吸收器和阻尼器，它当叶片在打开和关闭位置之间枢转时吸收冲击。在这方面，参阅美国专利3,595,553和3,664,251，它们的揭示内容已被结合在此供参考。如在这些专利参考文献中所揭示的那样，冲击吸收器工作很迅速又柔和地停止快门叶片而没受损坏，很少或没有反弹。按照本申请的理解，在与转动类型快门的结合之中没有使用可比得上的冲击吸收系统。

已知具有阻尼特性的、适用于摄影快门的阻尼系统的一材料是由Aearo公司制造的ISOLOSS高密度模制的产品。ISOLOSS产品是高密度阻尼的聚氨酯热固性聚合物。这材料的板和模制零件用于降低噪声、冲击和振动的许多应用场合。该材料具有良好的滞后的阻尼性能、良好的柔性和能够吸收和储存机械能量，同时以热的形式有效地耗散它。

由这聚氨酯模制材料制成的阻尼器有时与例如金属和包复特氟纶的金属的其它材料组合使用，在某些应用场合提供良好的效果。但是，聚氨酯模制的吸收冲击的配方的一个缺点是它们具有类似橡胶的特性和在执行阻尼功能时会粘附于它们的撞击表面。在弥补这缺点的努力之中，通常用特氟纶包复冲击表面。在接触聚氨酯模制的阻尼器时，包复特氟纶的表面产生了其它问题。特氟纶易于剥落和形成有像滑石粉的粉末残留物。在许多场合该残留物不是有害的，但在有些场合，例如光学快门，该残留物会到达光学构件例如透镜的表面。在透镜表面上的这粉末对于透镜的工作是有害的。

因此，本发明的一目的是提供一种用于摄影快门的，尤其是高速转动快门的改进的阻尼系统。

本发明的另一目的是提供一种使用聚氨酯模制的阻尼器(damper)的阻尼系统，该阻尼器消除了它对撞击表面的粘附现象。

本发明的再一目的是提供一种具有更长的工作寿命的阻尼系统。

发明概要

在本发明中，转动快门设置有一阻尼系统，其中快门驱动臂沿弧形运行路线的摆动被一止动件阻止，该止动件被定位成接合于由驱动臂带动的一零件。该零件是一其横剖面大体为三角形的梁。固定于该梁的各侧的是由高阻尼的聚氨酯热固性材料形成的一阻尼器。诸阻尼器对着止动件的撞击阻止驱动臂的运动。

止动件的撞击表面包括超高分子量的聚乙烯制成的一缓冲器(bumper)。这材料与该缓冲器和阻尼器的形状和布置一起提供了有限的接触面积。有限的接触面积集中了撞击能量和改进了阻尼系统的效率。当撞击阻尼器时，在撞击位置的材料经历了从玻璃相至橡胶相的转变，它是趋向于粘附于撞击表面的橡胶相。通过将接触区域限制到一直线或更准确地一点接触，将可能的“粘性的”区域缩小至最小程度。

因此，通过仔细地选择阻尼器和缓冲器的形状、材料和布置，实际上消除了粘接。使用寿命试验表明这些构件具有比其它构件所能达到的更长得多的使用寿命。该组合的阻尼特性接近机电快门的理解状态，以及可以用于其中设计基本消除了在撞击之后的反跳或弹回的其它应用场合。

因此，本发明的特征在于：在它的一个方面是用于阻止例如由驱动臂驱动的摄影快门的或类似物的小质量的运动的阻尼系统，该驱动臂被安装成用于通过弧形运行路线的摆动运动。该阻尼系统包括一止动件，该止动件具有被设置成在该运行路线的各端部处阻止该臂的运动的阻相对端。在这方面，该止动件的诸相对端携带了由高分子量聚乙烯组成的诸缓冲器，这些缓冲器被设置成撞击于驱动臂上的一阻尼器，该阻尼器由高密度聚氨酯热固性材料构成。缓冲器和阻尼器它两的形状被确定为在阻尼器和缓冲器之间的接合期间提供大体上的点接触。

附图简述

图1是带有本发明的阻尼系统的一快门的正视图；

图2是图1的一部分的放大的立体图；

图3是图2所示结构的平面图，为清楚起见拆去了一些零件；

图4是总体上沿着图3的线“4-4”截取的剖视图；

图5是图4的一部分的放大视图，示出了在关闭位置中诸构件和快门的布置；以及

图6是图3的一部分的放大视图。

实施本发明的最佳方式

参阅附图，图1示出了总体由标号“10”表示的一转动快门，它结合有本发明的阻尼系统。应该理解：为了清楚起见已省略了快门的许多构件、托架和导线。为了定向的目的，快门包括具有一中心孔14的一基板12。支撑在该基板的下侧(示出)处的是许多快门叶片16，它们的一部分通过该孔可以看到。该转动快门是传统的。为了本发明的目的可以充分地说：诸快门叶片可操作地连接于驱动板(未示出)，该驱动板相对于基板可转动。驱动板在一个方向的转动沿侧向移动快门叶片和打开该孔。驱动板的往复转动将快门叶片向后运动至图1所示的位置，其时该孔被关闭。

用于操作驱动板的装置包括安装于基板的一电磁致动器18。该致动器包括在侧向接合于摆动臂22的一衔铁20。该摆动臂接合于一驱动臂24。该驱动臂是平直的和由很薄的金属板形成、以使质量减少至最小程度，并可枢转地被支撑，以致它的端部26沿弧形运行路线运动。在它的端部26处该驱动臂连接于一连杆28。该连杆具有延伸通过基板中的一细长孔32的一连接件30，用于连接至驱动板。

驱动臂24的摆动被标号“34”表示的本发明的阻尼系统进行阻尼。如在图2和3中很清楚地看到的那样，该阻尼系统包括被连接至一成形弹簧金属丝(shapedspring wire)38的一对缓冲器36。其中一个缓冲器是内缓冲器36A，外面的一个是外缓冲器36B。

支撑诸缓冲器的弹簧金属丝较佳地由直径约0.020英寸的和被成形为扭转弹簧的钢琴金属丝形成。在这方面，该弹簧金属丝形成有一被分叉的中央脊部40(图3)。该被分叉的脊部40的两部分42、44在端部46连接在一起，以及在相对端48处相互分开和不连接。该两部分42、44的各部分又被弯曲、形成从中央脊部40向外延伸的相对的大体的U形臂50。如从图4和5清楚看到的那样，U形臂的相对端52各自从中央脊部40的平面向下弯曲，并支撑了在中央脊部40的平面之下的诸缓冲器。

如所形成的那样，弹簧金属丝的臂50从中央脊部40的平面向下弯曲。但是，如图1和2所示，一止动板54携带了弹簧金属丝38，该止动板设置在诸臂之下并接合于诸臂，以迫使它们采取较靠近脊部平面的方位。这对诸臂50的预加载提供了推动诸臂从中央脊部40的平面向下枢转的偏压。

该止动板又刚性地固定于一较重的刚性支撑金属丝56。该支撑金属丝的直径为0.050英寸，为弹簧金属丝38的直径的两倍以上。支撑金属丝的端部58、60尽可能刚性地固定于基板12(图1)，以便使支撑金属丝的弯曲尽可能地减少至最小程度。

如从图2、3和6清楚地看到的那样，各缓冲器36的形状大体为椭圆形。该椭圆形诸端部各设置有一凹槽62。这些凹槽接纳诸U形臂的端部52，用于将缓冲器连接至弹簧金属丝38。

在图3、4和5中进一步示出了阻尼系统34，它包括与缓冲器36和弹簧金属丝38相互作用的、由驱动臂24装载的部分。这些部分包括固定于平驱动臂的表面的、靠近它的端部26的梁64。该梁的横截面大体为三角形，以及三角形梁的两直立侧或腿部从驱动臂向上延伸和进入弹簧金属丝的向下弯曲端52之间的空间内。固定于直立脚部的和从各直立脚部向外延伸的是一阻尼器68。其中一个阻尼器是内阻尼器68A，另一个是外阻尼器68B。各阻尼器的横截面大体为三角形和固定于该梁，以致将各阻尼器的纵向延伸角70设置成接触其中一个缓冲器36(图5和6)。

在快门关闭时的一起始位置中，内阻尼器68A的角70与内缓冲器36A相接触(图4和6)。为了操作快门，对电磁体18供能，衔铁20通过摆动臂22工作，使驱动臂24枢转，以使它的端部26在图1中向上摆动。这拉动连杆28和转动驱动板(未示出)，以打开快门。枢转驱动臂带动外阻尼器68B向前运动和与外缓冲器36B相接触，其中，一个对着另一个的接合停止了驱动臂的运动。当停止对电磁体供能时，弹簧72使驱动臂返回到关闭快门的起始位置。然后由内阻尼器68A对着内缓冲器36A的接合来阻止驱动臂的返回运动。

在具有45毫米孔的快门中，快门的工作速度可以达到5赫芝，随着孔尺寸的减小该速度提高。在具有2毫米孔的快门中，工作速度可以达到400赫芝或以上。因此，重要的是迅速地、平稳地和几乎没有或完全没有反弹地阻止驱动臂的向前和反向运动。若干方面有助于本发明的阻尼系统的成功操作。例如，由高阻尼的聚氨酯热固性树脂形成阻尼器和缓冲器中的一个，该材料提供了高阻尼、隔离、冲击和运动控制性能，并带有超过1.0的损失系数。一较佳材料是具有下列性能的尿腕固体：

在73°F(23℃)额定硬度(ASTM D2240)肖氏A硬度计碰撞值约58，

约18°F(-8℃)的玻璃化转变温度，

在10赫芝和54°F(12℃)状态下约0.94最大损失系数，

反弹(ASTM D2632)Bashore回能

约4.5％的反弹、第一次碰撞@20℃

约0.0％的反弹、第二次碰撞@20℃

加压负荷偏移(ASTM D575)

10％偏移约82磅/平方英寸(565千帕)

20％偏移约180磅/平方英寸(1241千帕)

30％偏移约305磅/平方英寸(2103千帕)

压缩模量约845磅/平方英寸(5826千帕)

一种适合的材料是Aearo公司制造的ISOLOSSHD。

阻尼器和缓冲器中的另一个由具有分子量在3至6百万范围的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)形成。这一材料通常具有至少0.930克/厘米³以及直至0.965克/厘米³的密度。令人警奇地，当与聚氨酯一起使用时这一高分子量聚乙烯提供了有效的阻尼，而与被认为对有效阻尼是不利的聚乙烯的硬度无关。

在一较佳结构中，由UHMWPE制造缓冲器，而阻尼器由聚氨酯形成。聚乙烯可被挤压成缓冲器的所需形状，如以下所述，而尿腕材料是不可压挤成形的和必须被模制成形。并且，用粘接剂易于将尿脘附着于梁，而聚氨酯对梁的粘附在反复冲击的应力下不能保持长久。

本发明还具有被设置成在缓冲器36和阻尼器70接触的整个时期提供在该两零件之间基本点接触的该阻尼系统的构件。通过提供具有如图所示的椭圆形的缓冲器和具有纵向延伸角70的阻尼器实现了这接触情况。撞击椭圆形缓冲器(图6)的外表面的阻尼器的平直的角70的结构在接触的持续期间保持大体上的点接触。将接合限制于大体上的点接触改进了阻尼系统的效率。

进一步有助于该阻尼系统的冲击吸收特性是来自于臂50的载荷。如以上所述，该臂被加载，以致它们以向下方向被偏压。因此，趋向于使臂50围绕中央脊部向上转动的阻尼器68对缓冲器36的撞击被该臂的向下的偏压抵抗。并且，如图5所示，U形臂50的各端52向下弯曲约77°或在垂直于臂50的平面的一直线的约13°内。这允许阻尼器的撞击部分地被臂50和弹簧金属丝的两分叉的中央脊部40两者一致向上的弯曲所吸收。保持这角度，以保证阻尼器的角70撞击于缓冲器36A的大致中心处，从而随着缓冲器克服该臂的向下偏压的推动所提供的阻力而向上偏移使两者不会分离。该角度还防止在梁运动引起阻尼器的角撞击缓冲器时的接触压缩状态期间两材料的粘附。

在如上所述的所有构件协作提供有效的阻尼系统时，发现分别地形成聚氨酯的和高分子量聚乙烯的阻尼器和缓冲器显著地有助于阻尼器的效能。尤其是，使用这些材料提高了快门的使用寿命六倍，从一百万至六百万次操作，同时实际上消除了阻尼器和缓冲器材料的粘附，而没有使用例如特氟纶或润滑剂的防粘材料。

Claims (32)

1.一种用于阻止例如摄影快门或类似构件的小质量物体的运动的阻尼系统，它包括：

a)一驱动臂，它被支撑成通过弧形运行路线摆动；

b)一止动件，它具有诸相对的端部，这些端部被设置成在该弧形运行路线的各端部阻止驱动臂的摆动运动；

c)在止动件的相对的每个端部上成形的缓冲器，该缓冲器由具有3至6百万的分子量的聚乙烯构成；以及d)一在驱动臂上的阻尼器，它可与各成形的缓冲器接合，诸阻尼器由聚氨酯材料构成。

2.如权利要求1所述的阻尼系统，其特征在于：对缓冲器和阻尼器成形，用于随着驱动臂通过它沿弧形运行路线的摆动带动阻止件与缓冲器接合的期间在两者之间提供大体上的点接触。

3.如权利要求2所述的阻尼系统，其特征在于：通过阻尼器和缓冲器的一个具有为直边的接触部分和另一个具有为弯曲表面的接触部分提供点接触。

4.如权利要求1所述的阻尼系统，其特征在于止动件包括：

a)形成有中央脊部和从脊部以相反方向向外延伸的两臂的一弹簧金属丝；

b)各臂具有一从该臂的平面向下弯曲的朝外延伸端，两个向下弯曲端形成其间的一间距；以及

c)成形的缓冲器的一个附连于各向下弯曲端。

5.如权利要求4所述的阻尼系统，其特征在于：由具有诸固定端的一支撑金属丝可枢转地支撑该中央脊部。

6.如权利要求4所述的阻尼系统，其特征在于：

a)驱动臂是具有从驱动臂的一表面直立的和在诸臂的两向下弯曲端之间的一梁的一扁平件，该梁具有诸相对侧面；以及

b)一阻尼器固定于梁的各相对侧面。

7.如权利要求6所述的阻尼系统，其特征在于：各阻尼器的横截面大体为三角形和被固定于梁的一侧面，以致形成用于撞击缓冲器的平直的角。

8.如权利要求7所述的阻尼系统，其特征在于：各缓冲器具有一弯曲表面，用于接受阻尼器的平直的角的撞击，从而在两者之间提供大体上的点接触的撞击。

9.如权利要求7所述的阻尼系统，其特征在于：梁的横截面大体为三角形。

10.如权利要求4所述的阻尼系统，其特征在于：各梁的端部从臂的平面向下弯曲约77°角度。

11.如权利要求1所述的阻尼系统，其特征在于：阻尼器包括聚氨酯材料，该材料具有在73°F(23℃)下约58的ASTM D 2240肖氏硬度碰撞值、约18°F(-8℃)的ASTM D 575玻璃化转变温度、在20℃下0.0的第二次ASTM D2632反弹和约845磅/平方英寸(5826千帕)的压缩模量。

12.一种用于阻止例如摄影快门的小质量物体的运动的阻尼系统，它包括：

a)一被支撑成通过弧形运行路线摆动的驱动臂，驱动臂具有可枢转地连接于摄影快门操作环的一端；

b)一梁固定于驱动臂的一表面，梁具有相对的诸直立侧；

c)一阻尼器固定于梁的相对侧的各侧，各阻尼器由阻尼的、具有约58的ASTM D 2240肖氏A硬度计碰撞值的聚氨酯构成；

d)一细长的止动件的支撑件，该支撑件在它的诸相对端部被固定；

e)一具有中央脊部和向外延伸的臂的止动件，各臂具有相对于臂的平面向下弯曲的朝外延伸端，止动件的支撑件可枢转地支撑脊部；

f)一在朝外延伸的臂的向下弯曲端的各端上的缓冲器，各缓冲器包括具有3至6百分分子量的聚乙烯，各缓冲器被设置成当驱动臂通过它的弧形运行路线摆动时接受止动件的撞击；以及

g)该阻尼器和缓冲器被构造成在阻尼器对缓冲器的撞击持续时期在两者之间大体上为点接触。

13.如权利要求12所述的阻尼系统，其特征在于：阻尼器具有撞击缓冲器的基本平直的角，缓冲器具有接受阻尼器对其撞击的弯曲表面。

14.如权利要求13所述的阻尼系统，其特征在于：各臂的各向外延伸端相对于臂的平面向下弯曲约77°的角度。

15.一种转动摄影快门或类似构件，它包括许多快门叶片、一驱动装置和一阻尼系统，许多快门叶片在打开和关闭位置之间可运动，驱动装置包括用于在打开和关闭位置之间运动快门叶片的一致动器，阻尼系统可操作地在打开和关闭位置中的一个位置处停止驱动装置的运动。

16.一种转动摄影快门，它包括：

a)一具有一中心孔的基板；

b)多个转动环可操纵的快门叶片，它们由基板支撑，用于打开和关闭该孔；以及

c)一在基板上的阻尼系统，它可操作地阻尼转动环可操纵的快门叶片的打开和关闭。

17.如权利要求16所述的转动摄影快门，其特征在于它包括：

a)一可枢转地支撑在基板上、通过确定的圆弧前后摆动的驱动臂，该驱动臂在一个方向的摆动作用使快门叶片运动到打开位置，在返回方向的摆动作用使快门叶片运动到关闭位置；以及

b)将阻尼系统设置成在该圆弧的各端处阻止驱动臂的摆动。

18.如权利要求16所述的转动摄影快门，其特征在于阻尼系统包括：

a)一可枢转地设置在基板上、通过确定的圆弧前后摆动的驱转臂，该驱转臂在一个方向的摆动作用使快门叶片运动到打开位置，在返回方向的摆动作用使快门叶片运动到关闭位置；

b)一具有相对端的、设置成在摆动的各端处以阻止使快门叶片工作的驱动臂的摆动运动的止动件；

c)在止动件的相对端的各端处的缓冲器；以及

d)至少一阻尼器，它们在驱动臂上被定位成在驱动臂的摆动的极限位置处撞击和接合于各成形的缓冲器。

19.如权利要求18所述的转动摄影快门，其特征在于：缓冲器和阻尼器的形状被确定为在该接合的持续期间在两者间提供大体上的点接触。

20.如权利要求17所述的转动摄影快门，其特征在于阻尼系统包括：

a)由驱动臂和基板的一个装载的、由具有3至6百万分子量的聚乙烯组成的诸缓冲器；以及

b)一阻尼器，它在驱动臂和基板的中另一个上，并由在它撞击缓冲器时经历从玻璃相至橡胶相转变的聚氨酯材料构成。

21.一种用于阻止通过一运行路线运动的物体的运动的阻尼系统，它包括：

a)一位于该运行路线的一端处的缓冲器；

b)一由该物体装载的和被定位成在该运行路线的该端部的阻尼器，阻尼器包括在撞击时经历从玻璃相至橡胶相转变的材料，从而引起阻尼器粘附于缓冲器的趋势；以及

c)阻尼器和缓冲器的形状被确定为限制在阻尼器和缓冲器之间的接触区域。

22.如权利要求20所述的阻尼系统，其特征在于：阻尼器和缓冲器的形状将其间的接触限制为大体上的点接触。

23.一种用于阻止经过一运行路线的物体的运动的阻尼系统，它包括：

a)一位于该运行路线的一端处的缓冲器，由具有3至6百万分子量的聚乙烯构成缓冲器；以及

b)一由该物体装载的和对于缓冲器可接合的阻尼器，阻尼器由聚氨酯材料构成。

24.如权利要求23所述的阻尼系统，其特征在于：聚氨酯材料在被撞击时经历从玻璃相至橡胶相的转变，从而引起阻尼器粘附于缓冲器的趋势，以及阻尼器和缓冲器具有限制一个对另一个的接触区域的形状。

25.如权利要求23所述的用于阻止经过一运行路线的物体的运动的阻尼系统，其特征在于：阻尼器包括具有约58的ASTM D 2240肖氏A硬度计硬度的阻尼的聚氨酯。

26.如权利要求23所述的用于阻止经过一运行路线的物体的运动的阻尼系统，其特征在于：阻尼器包括聚氨酯，它具有在73°F(23℃)下约58的ASTM D 2240肖氏A硬度计撞击值的、约18°F(-8℃)的ASTM D575玻璃化转变温度，在20℃下0.0的第二次ASTM D2632反弹和约845磅/平方英寸(5826千帕)的压缩模量。

27.如权利要求23所述的用于阻止经过一运行路线的物体的运动的阻尼系统，其特征在于：缓冲器和阻尼器的形状被确定成在该接合持续期间提供在其间的大体上的点接触。

28.如权利要求23所述的用于阻止经过一运行路线的物体的运动的阻尼系统，其特征在于：阻尼器具有提供平直的角边的横剖面，该角边被设置成撞击缓冲器。

29.如权利要求28所述的用于阻止经过一运行路线的物体的运动的阻尼系统，其特征在于：缓冲器具有用于接受阻尼器平直的角边的撞击的弯曲表面，从而提供在其间的大体上的点接触。

30.如权利要求23所述的用于阻止经过一运行路线的物体的运动的阻尼系统，其特征在于：运动物体是转动摄影快门的构件。

31.一种用于阻止经过运行路线的物体的运动的阻尼系统，其特征在于：

a)一由该物体装载的阻尼器，该阻尼器具有提供平直的角边的横剖面；

b)一位于运行路线的一端处的弹簧安装的缓冲器，该弹簧推动缓冲器朝向运行路线的平面；

c)缓冲器具有随着该物体运动至它的运行路线的端部时接受阻尼器平直的角边撞击的一弯曲表面，从而在阻尼器和缓冲器之间提供大体上的点接触，以及缓冲器被定位成在它的相对端之间缓冲器上的一大体中央位置处接受撞击；以及

d)弹簧提供足够的偏压，用于防止撞击力使缓冲器在垂直于运行路线的平面的一方向运动到使阻尼器越过该相对端的一个或另一个远的位置。

32.如权利要求31所述的阻尼系统，其特征在于：

a)阻尼器包括在撞击时经历从玻璃相至橡胶转变的材料，从而引起阻尼器对缓冲器粘附的趋势；以及

b)阻尼器和缓冲孔具有限制在阻尼器和缓冲器之间的接触区域的形状。

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